11.00R20全钢载重子午线轮胎的有限元分析

• 作 者: 冯琳阁
• 机 构: 青岛科技大学
• 出 处: 青岛科技大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 全钢载重子午线轮胎 橡胶材料 力学性能 有限元分析

借助ABAQUS非线性有限元软件，建立了11.00R20全钢载重子午线轮胎的轴对称和三维有限元分析模型，考虑了轮胎变形的几何非线性、轮胎与地面和轮胎与轮辋的大变形非线性接触，轮胎材料的非均匀性、橡胶材料的不可压缩性和物理非线性及橡胶基复合材料的各向异性。　　针对11.00R20全钢载重子午线轮胎中使用的各种橡胶材料的单向拉伸测试结果，选用Yeoh模型来表征橡胶材料的力学性能，并在相关软件中根据最小二乘法拟合得到相应的材料参数；钢丝帘线根据实验得出的等效拉伸应力-应变曲线来确定其帘线的材料模型和参数，采用rebar模型简化。　　本文根据所建立的轮胎有限元模型，首先模拟了轮胎与轮辋接触的装配过程以及充气过程，然后得到了轮胎的变形情况；得到了充气断面宽B’和充气断面直径D’，并与测量值进行比较，在规定的误差范围内，验证了模型是合理的；同时分析了轮胎中骨架结构和胎圈部位的受力状况。　　模拟了光面轮胎在标准气压下的静负荷接地过程，得到了轮胎静态接地下的接地印迹、带束层和胎体层的受力情况；分析了不同气压对发生翘曲、承载能力以及径向刚度的影响，得到了不同气压下的接地面积、接触压力分布；分析了不同下沉量对接地反力的影响，得到了不同下沉量下的接地压力；在静态接地基础上模拟了稳态滚动工况，得到了驱动、制动以及不同滚动速度下接触应力分布，在速度为80km/h时，分析了不同摩擦系数下自由滚动半径、接触应力的变化。　　在自由滚动分析的基础上，建立了模拟轮胎侧偏的模型，研究了轮胎的侧偏特性，通过改变侧偏角得到了不同侧偏角下轮胎的最低断面的变形情况、接地印痕分布以及侧向力、回正力矩与侧偏角的关系。　　根据轮胎的有限元分析模型，研究了不同充气压力下的子午线轮胎硬度系数，验证了轮胎硬度系数随充气压力增大而减小。得到了标准气压和标准载荷下胎冠部位带束层与胎体帘布层之间、胎侧部位加强层与胎体层之间的压力分担率。